Senzor de Miscare Radar

Sistemele de actionare si senzoriale care garanteaza o buna functionare a motorului, controlului stabilitatii si asistentei la franare permit si actiuni pentru a spori siguranta soferului. In cele ce urmeaza se prezinta o serie de senzori si sisteme destul de importante in fabricarea unui autoturism.

Senzor de miscare radar

Se mai numesc si senzori cu ultrasunete sau senzori de inalta frecventa ( HF – high frequency) si functioneaza prin raspandirea undelor sonore, care scaneaza obiectele din jur si transmit senzorului informatiile din mediu. Miscarea pe care o detecteaza in campul de lucru al senzorului deranjeaza modelul undelor reflectate si asa se activeaza senzorul. Senzorul de deplasare cu ultrasunete transmite unde sonore de inalta frecventa, acestea nefiind percepute de urechea umana.

La autovehicule principalul element al functiei automate de reglare a distantei ACC este senzorul radar care formeaza o unitate impreuna cu dispozitivul de control si se gasesc, de exemplu la Passat, pe grila radiatorului in spatele emblemei marcii.

Pe baza semnalelor receptionate de la senzorul radar, unitatea de control masoara lungimea si viteza relativa ale vehiculelor care merg in fata, dar si abaterea laterala a acestora, atunci cand pe sens sunt mai multe benzi. Daca pe raza senzorului se afla mai multe masini simultan, se alege autoturismul dupa care trebuie setata viteza. Cand se apropie de un alt autovehicul ce merge cu o viteza inferioara sau care intentioneaza sa intre pe banda respectiva, ACC va incetini masina modificand sistemul de control al motorului si daca va fi cazul, va frana pana la oprirea masinii. Daca franarea se face automat peste 30% din viteza de rulare, atunci, se emit semnale vizuale si sonore, iar soferul va fi nevoit sa calce pedala de frana.

Senzori de miscare cu infrarosu

Senzorul cu infrarosu pasiv (PIR Sensor) este un mecanism electronic care calculeaza radiatia infrarosie emisa de obiectele situate in perimetrul sau si este cel mai folosit senzor pentru detectarea miscarii.

Acest senzor raspunde la schimbarea temperaturii determinata de fluxul de radiatii (radiatiile termice infrarosii, lungimea de unda avand aproximativ 10 µm) de la animale, oameni sau automobile ce se gasesc imprejurul sau. In distanta focala a senzorului propriu-zis se afla o cupola sferica cu lentile mici curbe convexe de culoare alba ce aduna lumina in infrarosu. Lumina ajunge la senzor si o transpune in energie electrica, care se poate analiza de catre un circuit de procesare si face diferenta dintre o alarma reala si una falsa.

Un asemenea senzor contine 3 parti: partea optica , senzorul si circuitul de procesare:

Unitatea optica focalizeaza energia termica pe senzorul de captura. Se utilizeaza de regula o oglinda sau o lentila Fresnel. Fetele oglinzii sau lentilei determina zona pe care detectorul o acopera.

Senzorul transpune energia cu infrarosu in energie electrica.

Circuitul de procesare examineaza semnalul electric si izoleaza alarma reala de cea falsa. Circuitul foloseste praguri multiple pentru a determina complexitatea dintre puterea semnalului, durata si polaritatea acestuia. Relatia produce un semn specific pe care procesorul il foloseste pentru a stabili daca semnalul trebuie sa determine o alarma.

Acest sistem foloseste doua tipuri de campuri vizuale care sunt comparate. Traductorul se poate asambla, de exemplu, pe oglinzile laterale. Daca un automobil este detectat doar intr-un singur camp vizual, atunci reiese un semnal mare. (autor)

Senzorul de pozitie/turatie Hall

Efectul Hall este un efect electromagnetic care isi modifica pozitia si formele liniilor de camp ale curentului electric si ale fortei campului electric dintr-o placa semiconductoare, strabatuta de curentul electric ce se afla in camp magnetic transversal. ( autor)

Elementul sensibil Hall observa campurile magnetice cu intensitate relativ mica (0.1 mT – 10 T) si realizeaza tensiuni electrice cu valori cuprinse intre 1 si 10 mV. Asadar, dimensiunea acestuia este destul de redusa, grosimea semiconductorului avand cam 0.01 mm. Senzorii Hall sunt activi si trebuie alimentati cu energie electrica. Deci, senzorii Hall cei mai simpli au 3 pini.

Tensiunea de iesire Hall (UH) este direct proportionala cu intensitatea campului magnetic. Pentru ca valoarea tensiunii este redusa, senzorii de tip Hall contin amplificatoare electronice si circuite de reglare cu scopul de a mari tensiunea de iesire la aproximativ +5V.

Senzorii Hall sunt foarte raspanditi, integrandu-se in multe aplicatii. In domeniul auto sunt folositi ca senzori de turatie a motorului, senzori de viteza (ABS/ESP), senzori de pozitie a arborelui cu came. Totodata, pentru sistemele cu aprindere cu distribuitor, se utilizeaza un senzor Hall care produce scanteia bujiei depinzand de pozitia rotorului distribuitorului.

Elementul sensibil Hall (3), inglobat in carcasa senzorului, este pus in vecinatatea unui disc metalic (1) ce contine magneti permanenti (2) sau cu dinti metalici. Variatia intensitatii campului magnetic se transpune intr-un semnal electric prin alternanta magnetilor sau a dintilor metalici.

Senzorii Hall sunt digitali si produc la iesire un semnal avand doua valori (de exemplu 0 si +5V). Cu cat durata semnalului la iesire este mai scazuta cu atat frecventa de variatie a campului magnetic este mai intensa, asadar turatia discului este mai ampla. Computerul de injectie percepe semnalul digital (C) venind de la senzor si il transpune in informatie de amplasare sau turatie variind frecventa acestuia.

Gratie principiului de functionare, senzorii Hall sunt fiabili, stabili la perturbatii si au un pret scazut. Astfel, sunt larg raspanditi in industrii, in special in industria auto, atat ca senzori de turatie cat si ca senzori de pozitie.

Senzorul de pozitie al clapetei de accelerare

Potentiometrul activat de pedala de accelerare este un senzor denumit si TPS (Throttle Position Sensor).

Clapeta de accelerare comanda cantitatea de aer care intra in motor prin acoperirea galeriei de admisie. Conducatorul cand cere un cuplu motor, acesta este exprimat prin asezarea pedalei de acceleratie. Daca soferul vrea sa accelereze se cere un cuplu mai mare. Pentru clapetele de accelerare ce sunt controlate electronic, computerul de injectie da o comanda , cu ajutorul unui motor electric de curent continuu, pentru pozitia inchizatorului. Sistemul cu clapeta de accelerare electronica se mai numeste si sistem “drive by wire” pentru ca lipseste legatura mecanica intre pedala si clapeta de accelerare. Pedala de accelerare este dotata cu un senzor de pozitie care ofera informatia spre computerul de injectie. Depinzand de pozitia pedalei computerul de injectie da comanda motorului electric sa ajusteze pozitia clapetei de accelerare. Cuplul motorului electric este marit de un angrenaj cu roti dintate si comunicat mai departe clapetei de accelerare. Senzorul de pozitie citeste pozitia clapetei de accelerare si o trimite catre computerul de injectie.

Pozitia clapetei de accelerare este controlata in bucla inchisa. Computerul de injectie capata o referinta a pozitiei pedalei de acceleratie si ii comanda motorului electric sa deschida sau sa inchida clapeta de accelerare. Pentru a stabili pozitia corecta a clapetei, computerul de injectie foloseste semnalul de la senzorul de pozitie si corecteaza comanda motorului electric, daca este necesar.

Pentru autovehiculele cu transmisie automata clapeta de accelerare electronica permite o flexibilitate pentru legile de schimbare ale treptelor de viteza.

Totodata, clapeta de accelerare electronica permite integrarea mai usoara a sistemului de control al vitezei de croaziera a autovehiculului (Cruise Control) si a sistemului de control al stabilitatii autovehiculului (ESP). Sistemele modifica cuplul motorului prin adaptarea pozitiei clapetei de accelerare independente de pozitia pedalei de accelerare.

Supravegherea clapetei de accelerare este foarte importanta pentru ca functionarea incorecta poate avea impact asupra sigurantei autovehiculului si a calatorilor. Atunci cand apare o problema la clapeta de accelerare, motorul intra in regim de avarie, iar puterea de tractiune va fi limitata. Senzorul de pozitie al pedalei de accelerare si senzorul de pozitie al clapetei de accelerare contin doua elemente sensibile. Asadar, computerul de injectie receptioneaza doua semnale de pozitie de la pedala de accelerare si doua semnale de la clapeta de accelerare. Computerul de injectie cerceteaza corectitudinea informatiilor de pozitie de la senzori, bazandu-se pe un algoritm software.

Functia de diagnosticare compara pozitia pedalei de accelerare cu pozitia clapetei de accelerare. Daca se depisteaza vreo diferenta considerabila intre cele doua semnale, computerul de injectie transmite un cod de eroare.

Daca temperatura de afara ajunge sub zero grade este posibil sa se blocheze clapeta de accelerare. Sistemul de control are o experienta si incearca sa o dezghete prin deplasari succesive alternante. Pentru motoarele ce contin mai multi senzori identici, pe langa codul de eroare transmis spre echipamentul de diagnosticare, este important sa fie transmisa si locatia acestuia pentru a usura gasirea senzorului defect.

Senzorul de viteza al automobilului

Senzorul VSS (Vehicle Speed Sensor) este amplasat in multe cazuri la cutia de viteze. Daca masina este dotata si cu ABS atunci un astfel de senzor este amplasat pe fiecare roata. Acesta poate sa fie electromagnetic sau optic. Semnalul este trimis spre afisare catre sistemul de mentinere constanta a vitezei (Cruise Control Sistem) si in bordul masinii.

Principiul de functionare al senzorului se clasifica in:

– senzor de turatie activ (inductiv) – fara alimentare, producand tensiune electrica

– senzor de turatie pasiv (Hall) – cu tensiune de alimentare

Sistem de antiblocare al rotilor

Apasarea pedalei de frana poate efectua blocarea rotilor automobilului, inclusiv pe carosabil uscat. Rotile blocate nu se pot misca si astfel masina nu poate sa ia viraj in timp ce franeaza.

ABS (Anti-lock Braking System) identifica pozitia uneia sau mai multor roti inainte de a se bloca si pastreaza neschimbata sau diminueaza presiunea de franare, deci rotile nu se mai blocheaza. Masina se pastreaza manevrabila in timp ce soferul franeaza si acesta poate alege traseul dorit.

Pe sistemele de noua generatie, computerul ABS tine seama de un parametru important si acela este viteza cu care este apasata pedala de franare. Astfel, sistemul detecteaza situatiile de urgenta si atunci cand soferul apasa pedala prea rapid computerul mareste si mentine presiunea in instalatia de franare pentru un timp chiar daca soferul ridica piciorul de pe pedala. Acest sistem se numeste BAS (Brake Assistant System) care inseamna Sistem de Asistare la Franarea de Urgenta.

Sistemul de control al stabilitatii

ESC (Electronic Stability Control) este un sistem ce ofera siguranta activa pentru autovehicule. ESC detine o tehnica computerizata de control a stabilitatii in mers a automobilelor, si ofera imbunatatire prin diminuarea patinajelor si derapajelor pe carosabil. Sistemul ESC are la baza mai multi senzori care surprind diferentele de viteza intre rotile spate si rotile fata la fel si pentru miscarea sasiului in lateral fata de traiectoria sistemului de directie. ESP-ul reactioneaza foarte rapid, de ordinul milisecundelor.

ESC-ul foloseste informatii de la senzorii amplasati pe diferite componente ale unui automobil. Astfel, in permanenta sunt cunoscute viteza de rotatie a rotilor, directia orientarii volanului cat si respectarea directiei masinii.

Studiile confirma ca ESC-ul este extrem de eficient in mentinerea controlului automobilului: reduce pericolul coliziunii si salveaza vietile pasagerilor. National Highway and Traffic Safety Administration (NHTSA) a declarat ca in urma unui studiu efectuat in 2004 in SUA, sistemul ESC reduce semnificativ numarul accidentelor cu 35%.